1、1空壓機的概述1.1 NPT5 空壓機的組成結構和工作原理(1)組成結構NPT5空氣壓縮機是一種常用的空氣壓縮機，目前為止，它也是機車中使用最多的一種空氣壓縮機。當環境溫度小于30 0C時，它能夠連續穩定運轉。前面也介紹了，它主要用于鐵路機車的制動系統，還包括其它的氣源部件，如鳴笛等。NPT5是三缸，立式，風冷，兩級壓縮的活塞式空氣壓縮機。其結構圖如圖1所示。圖1空壓機的結構圖NPT5主要由運動部件，空氣壓縮系統，潤滑系統和冷卻系統組成，下面分別對各個部分作簡單的介紹。1)運動部件曲軸是空壓縮機中很重要的一個部件。原動機經由曲軸帶動，使電機的旋轉運動轉換成活塞的上下來回運動。在曲軸的一端裝有油

2、泵的聯軸器帶動油泵旋轉。連桿是受力部件。活塞環是個密封部件，主要負責布油和導熱。 2)空氣壓縮系統曲軸由原動機帶動作規律的旋轉，通過連桿使活塞作規律的往復運動。在活塞不斷運動的過程中，氣缸內工作容積也在隨之不斷變化。因為氣閥的原因，空氣也會按照一定規律在運動，從而形成對空氣的壓縮作用。3)潤滑系統對于空壓機的運行，潤滑系統是一個必不可少也非常關鍵的系統分。NPT5空壓機主要是采用壓力潤滑的解決辦法。4)冷卻系統壓縮機的冷卻系統是非常有必要的，不然超過了它的運行溫度，會導致空壓機不能正常的工作。空壓機的冷去系統主要包括對壓縮空氣的冷卻和受熱機件的冷卻。本壓縮機采用了強迫通風的冷卻裝置，結構很簡單

3、，主要部件為風扇和冷卻器。( 2) NPT5空壓機的工作原理電動機通過聯軸器將動力輸入，然后帶動空壓機的曲軸按指定的方向作旋轉運動。由于連桿的作用，然后帶動裝在連桿小端的活塞在氣缸內做活塞運動。在活塞的不停運動中，活塞的頂部與氣缸之間形成進氣和排氣的空氣壓縮過程。氣閥的工作原理如圖2所示。圖2氣閥的工作原理1.2 NPT5 空壓機的主要參數表1為 NPT5 的主要參數表1 NPT5 的主要參數1.3 NPT5 空壓機常見的故障及處理方式NPT5 空壓機在運行中常見的故障、原因和處理方式如下表2表 2 NPT5 空壓機在運行中可能產生的故障及其原因和處理方式2 NPT5性能測試試驗臺的設計依據根

4、據NPT5空壓機組實際的工況條件，以及NPT5空壓機性能檢測的具體要求，NPT5空壓機性能檢測試驗臺需要對它的各個性能參數進行檢測。按照其用戶的要求，其性能檢測試驗臺具體設計要求如下:(1)空壓機性能檢測試驗臺要能對輕軌列車用NPT5空壓機性能檢測試驗，可以選擇自動和手動，根據需要系統將采集記錄的相關參數，存入數據庫，便于以后的查詢或者打印。(2)測試試驗過程前配置測試項的時間，電機的轉速，還有些試驗要能記錄試驗的時間，測試中能夠實時顯示，空壓機有關的壓力、溫度、電機輸入電壓、電機電流及轉速等實時參數的值，而且參數值超出預設的上限值時，試驗臺應立即給出報警，并快速作出相應的報警處理。(3)測試

5、試驗臺主控設備須采用穩定可靠的工業控制控制系統，手動或自動選擇試驗，手動試驗時可以任意的執行某一個子測試項，能夠對試驗數據進行自動采集和處理、能自動生成試驗報表，以及實現試驗過程中的自動調節和控制。(4)檢測試驗臺需易于安裝和維護，試驗臺還應預留一些接口，以備口后試驗臺的升級和擴展。3 NPT5性能測試測控系統的總體方案3.1 NPTS性能測試的測試試驗 試驗臺根據GB3853-83空氣壓縮機機性能試驗方法和JTNPT5NPT5型空氣壓縮機試驗及驗收技術條件總結出了需要做的測試實驗，主要包括磨合試驗，泄露試驗，溫度試驗、風量試驗和超負荷試驗。下面將對各試驗試的測試指標和要求分別在下面作詳細的介

6、紹。3.2測試內容和要求 (1)磨合試驗。打開泄壓閥和兩個手動閘閥，測量轉速、電流、電壓、室溫、油溫、出風口溫度。磨合試驗主要按下列步驟進行:1)在電機轉速達到450 rpm(轉/分)后，保持轉速，并持續運行30min;2)在電機轉速達到600 rpm后，保持轉速，并持續運行20min;3)在電機轉速達到800 rpm后，保持轉速，并持續運行l0min;4)在電機轉速達到1000 rpm后，保持轉速，并持續運行30min; 磨合試驗要求磨合后期出風口不許有噴油現象，油壓應在350-600kPao (2)溫度試驗。在進行磨合試驗完成后進行。首先關閉泄壓閥，在試驗過程中不斷開啟與關閉泄壓閥，使風缸

7、保壓在900kPa士l0kPa(可設置)。 1)當轉速為1000 rpm時，使風缸保持在在900kPa，測量出口溫度，要求其不能超過40; 2)在連續運轉30分鐘后，在排氣接管處測實際排氣溫度，要求不大于190; 3)測空壓機機體內潤滑油溫度，要求其不大于80。 (3)泄漏試驗。測試開始使泄壓閥處于關閉狀態，當風缸的空氣壓力達到900kPa后，使電機停止運轉，在接下來的10分鐘內監測風缸壓力的下降量，要求測得氣缸壓力下降量不大于100kPa。 (4)風量試驗。停機，開啟泄壓閥，使空壓機的氣缸壓力降為0;開啟電機，提高轉速，使到電機轉速達到1000 rpm，關閉泄壓閥，開始計時，計算當壓力到90

8、0kPa時的時間。在轉速達到1000 rpm時，如果空壓機風缸容積為400升時，風缸壓力從0上升到900kPa所需的時間要求不能大于100秒;如果空壓機風缸容積為1600升時，風缸壓力從0上升到900kPa所需的時間要求不能大于420秒。(5)超負荷試驗。在風量試驗完成后進行，在試驗過程中不斷開啟與關閉泄壓閥，使風缸保壓在990kPa士5kPa(可設置)。維持轉速為1000 rpm，使風缸壓力維持在990-1000kPa之間，然后連續運轉2分鐘。要求不允許有異音或其它異常現象。超負荷試驗完后，立即測量油溫，要求油溫不超過80 0C X11。3.3測試項及指標在試車臺和壓縮機接口處的風管上裝有壓

9、力變送器和溫度變送器，在潤滑油箱的入口處插入溫度變送器，可以在空壓機運行實時測量并記錄出氣口的溫度和壓力，工作時的潤滑油溫度以及空壓機的轉速。 打開試車臺出風口的電空閥，排出網管中的壓縮空氣，延時5秒后關閉電空閥，實現壓縮機啟動前及啟動過程中的空載狀態，保證壓縮機的正常啟動。本系統可自動控制采用充罐法測試空壓機的排氣量。表3為具體的待測量及其質量標準。表3 測試項目指標3.4 試驗的參數設置 空壓機的性能測試，上面已經說明了要具體的測試項目，以及各測試的指標和具體要求，為了明確試驗的目的，方便得到試驗結果，還要必須對于個測試項的測試運行參數和限度參數進行說明。(1)空載磨合試驗工況設置(2)風

10、量試驗參數設置:(儲風缸500L) 最大壓力:900kPa; 加壓時間:125s;(3)泄露試驗參數設置: 泄露試驗時間:l0min; 泄露試驗壓力:900kPa; 壓力泄露量:100kPa;(4)溫度試驗參數設置:空壓機轉速:1000rpm;儲風缸壓力:900kPa; 運轉時間:30min; 排氣口溫度190; 油溫80 ;(5)超負荷試驗參數設置: 儲風缸壓力:900kPa; 空壓機轉速:1000rpm; 運轉時間:2min; 油溫80;(6)其他參數，如三相電壓、電流、轉速等由變頻器直接讀取。4 NPT5性能測試試驗臺的結構和工作原理本試驗臺設備組成主要由操作臺、試車臺、陪試電機、及儲風

11、缸四部分。操作臺包含有工控機、變頻器、PLC、各類傳感器、氣路等，可以分為四部分構成:操作臺，電氣及儀表柜，試車臺及儲風缸四部分。試驗臺的結構組成如下圖3所示:圖 3 試驗臺的組成結構測試試驗臺的整體設計及結構如下圖4所示：圖 4 測試試驗臺的整體設計及結構下面是對試驗臺三個重要組成部分作如下的介紹。 (1)操作控制臺 圖5為本系統的操作控制臺平面圖。從圖中也可以看到，整個操作臺包含有微機控制系統(PC)和人工控制系統(PLC)。當試驗臺處于微機控制時，在計算機上位機軟件系統的控制下，試驗臺將自動按預先設置的程序完成按JTNPT5要求的出廠試驗。還可以按GB3853-83空氣壓縮機性能試驗方法

12、的規定完成一般空氣壓縮機的性能試驗或給定的其他特定的規范要求的測試試驗。在試驗測試過程中，根據相關的技術和試驗要求，需要適時的采集試驗的數據，顯示數據和處理數據。按GB3853- 83空氣壓縮機機性能試驗方法中給出的相關公式計算出空壓機的排氣量，并打印輸出給定格式的測試試驗報表。圖 5 系統操作控制臺對空壓機的性能測試,其中空壓機的排氣量是空壓機最主要的待測量之一,因為它直接說明當前待測空壓機的性能。試驗中，排氣量的測試方法，是要需通過測量空壓機一定時間的排氣量,計算單位時間的排氣量，就可以直接而且的判斷電機的負荷以及空壓機工作情況。在測試試驗中,從系統啟動操作界面的微控制器開始，系統始終在對

13、待測的溫度和壓力進行實時檢測，而且包括檢測電機的運行狀態，也是開機就在實時的監測。通過計算機同一時刻采集的測試數據來計算當前空壓機的排氣量,排氣量測試的準確度也有很好的保證。 (2)試車臺試車臺主要由機座、主電機等組成，其中機座部分安裝在試驗車間的廠房內。機座上安裝了一臺30kW可調速電機，用于驅動空壓機運轉。被測試的NPT5型空壓機當然也安裝在這個機座上。在一般時候，對空壓機的進行出廠試驗的時后，空壓機和配飾電機用彈性聯軸節直接相聯。此外，機座上還布置了測試空壓機排氣溫度、機油溫度的溫度變送器，和測試空壓機試驗中各壓力測點及壓力表管路，設置了各溫度測點。(3)儲風缸測控系統，儲風缸被安裝在試

14、驗臺以外廠房外，由通氣管道把空壓機及噴嘴和儲風缸相連。在本測試臺中，用到的儲風缸的容積為400L，其容積符合JTNPTS的要求，也可滿足用充罐法測定空壓機的排氣量.儲風缸上裝有一個安全閥和一個指示儲風缸壓力的壓力表及一個排氣通道。5 NPT5性能測試試驗臺執行流程空壓機性能測試試驗臺主要目的就是為了對空壓機的各個運行參數狀態進行準確的測量，通過判斷測試合格與否，進而判斷和能保證空壓機能夠安全可靠的運行。當空壓機組處于運行狀態時，測試系統需要時刻對電機電流、電機轉速，電機電壓、排氣壓力和溫度、緩沖氣罐與儲氣罐的壓力和溫度等參數進行實時檢測與監測，并將參數和直接的顯示給用戶和操作人員。 NPT5空

15、壓機性能檢測系統工作時的內容主要有以下幾項: (1)開機準備。在確保電源己經切斷的情況下，首先連接好電機的電源線，注意區分電樞繞組勵磁繞組，不能接反(連接線上有標號);安裝連接好光電速度傳感器;連接好左右軸箱和軸承的溫度傳感器;PLC與各部之間的連線，要連接好，不能松動;至此，可以合上控制柜空氣開關及面板上的電源開關，系統進入操作界面首畫面。 (2)啟動控制器:啟動控制器主要是給PLC、變頻器和電機上電。PLC上電之后處于默認的運行狀態，時刻在進行數據采集，同時處于監測電機的運行狀態，包括電機的電流，轉速以及待檢測的空壓機的相關壓力和溫度量。同時PLC隨時都在監測上位機的命令狀態信息，如果收到

16、上位機的動作指令，PLC根據相應的試車臺命令，做出相應的動作。如開始試驗，選擇試驗類別，停止試驗，結束試驗等。 (3)系統停機:測試的過程中，待測監控量其中有一個或多個不在測試試驗規定的范圍指標時，測試試驗臺的上位機系統便會產生相應的報警信息，操作臺也會有報警提示。技術人員和用戶可以就要根據現場的實際情況，結合上位機提供的報警信型，判斷測試是否要繼續，是否要結束整個試驗，如果是則緊急停機按鈕作，達到對整個系統的斷電操作。如果在空壓機測試試驗的過程中出現了技術人員事先沒有考慮的特殊問題時，如電機堵轉，排氣管賭賽，操作人員可以立即按下急停按鈕，作出相應的調整，以避免重要損失和也避免對空壓機組和整個系統的損壞。試驗臺需要正常停機時，正常的是在上位機試驗界面上操作，上位機發出停止和結束試驗。當下發停止指令時，PLC會斷開變頻器的電源。當然緊急情況下，操作人員可以直接關閉操作臺上“停機“按鈕，直接的讓系統斷開電源，從而結